2021 年高教社杯全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽題目
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B 題 乙醇偶合制備 C4 烯烴

C4 烯烴廣泛應(yīng)用于化工產(chǎn)品及醫(yī)藥的生產(chǎn)，乙醇是生產(chǎn)制備 C4 烯烴的原料。在制備過(guò)程中，催化劑組合（即：Co 負(fù)載量、Co/SiO2 和 HAP 裝料比、乙醇濃度的組合）與溫度對(duì) C4 烯烴的選擇性和 C4 烯烴收率將產(chǎn)生影響（名詞解釋見(jiàn)附錄）。因此通過(guò)對(duì)催化劑組合設(shè)計(jì)，探索乙醇催化偶合制備 C4 烯烴的工藝條件具有非常重要的意義和價(jià)值。
某化工實(shí)驗(yàn)室針對(duì)不同催化劑在不同溫度下做了一系列實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如附件 1 和
附件 2 所示。請(qǐng)通過(guò)數(shù)學(xué)建模完成下列問(wèn)題：
(1)對(duì)附件 1 中每種催化劑組合，分別研究乙醇轉(zhuǎn)化率、C4 烯烴的選擇性與溫度的關(guān)系，并對(duì)附件 2 中 350 度時(shí)給定的催化劑組合在一次實(shí)驗(yàn)不同時(shí)間的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析。
(2)探討不同催化劑組合及溫度對(duì)乙醇轉(zhuǎn)化率以及 C4 烯烴選擇性大小的影響。
(3)如何選擇催化劑組合與溫度，使得在相同實(shí)驗(yàn)條件下 C4 烯烴收率盡可能高。若使溫度低于 350 度，又如何選擇催化劑組合與溫度，使得 C4 烯烴收率盡可能高。
(4)如果允許再增加 5 次實(shí)驗(yàn)，應(yīng)如何設(shè)計(jì)，并給出詳細(xì)理由。

附錄：名詞解釋與附件說(shuō)明

**溫度：**反應(yīng)溫度。
**選擇性：**某一個(gè)產(chǎn)物在所有產(chǎn)物中的占比。
**時(shí)間：**催化劑在乙醇氛圍下的反應(yīng)時(shí)間，單位分鐘（min）。
Co 負(fù)載量： Co 與 SiO2 的重量之比。例如，“Co 負(fù)載量為 1wt%”表示 Co
與SiO2 的重量之比為 1:100，記作“1wt%Co/SiO2”，依次類(lèi)推。
HAP：一種催化劑載體，中文名稱(chēng)羥基磷灰石。

**Co /SiO2 和 HAP 裝料比：**指 Co/SiO2 和 HAP 的質(zhì)量比。例如附件 1 中編號(hào)為A14 的催化劑組合“33mg 1wt%Co/SiO2-67mg HAP- 乙醇濃度 1.68ml/min” 指Co/SiO2 和HAP 質(zhì)量比為 33mg：67mg 且乙醇按每分鐘 1.68 毫升加入，依次類(lèi)推。
**乙醇轉(zhuǎn)化率：**單位時(shí)間內(nèi)乙醇的單程轉(zhuǎn)化率，其值為 100 % ? (乙醇進(jìn)氣量-乙醇剩余量)/乙醇進(jìn)氣量。
**C4 烯烴收率：**其值為乙醇轉(zhuǎn)化率 ? C4 烯烴的選擇性。

**附件 1：**性能數(shù)據(jù)表。表中乙烯、C4 烯烴、乙醛、碳數(shù)為 4-12 脂肪醇等均為反應(yīng)的生成物；編號(hào) A1~A14 的催化劑實(shí)驗(yàn)中使用裝料方式I，B1～B7 的催化劑實(shí)驗(yàn)中使用裝料方式II。
**附件 2：**350 度時(shí)給定的某種催化劑組合的測(cè)試數(shù)據(jù)。

備注：
賽題已上傳我的資源

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的2021全国大学生数学建模竞赛B题思路的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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